【正文】 nology Subject： Physics Name： Fan Xiangrong Directed by： Wu Xueyong associate Professor May 20xx 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指 導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 本科畢業(yè)論文 對傾斜槽中球運(yùn)動規(guī)律的理論與實驗研究 BACHELOR39。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集 體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。最后將理論值與實驗測量值進(jìn)行比較，進(jìn)而得出傾斜槽中球運(yùn)動的規(guī)律。s scientific and enrichment and development. This paper only studies the obliquity chute between slot the ball movement,and the practical application of this law did not detail. Key words: tilted trough。 no rolling sliding IV 目 錄 第 1 章 緒論 研究背景 ............................................................... 1 研究內(nèi)容 ............................................................... 2 第 2 章 傾斜槽中球運(yùn)動的質(zhì)心加速度與斜槽傾角之間的關(guān)系 傾斜槽中球運(yùn)動的定性分析 ............................................. 3 球沿傾斜槽向下純滾動運(yùn)動的定性分析與定量研究 ..................... 4 球沿傾斜槽向下無滾動滑動運(yùn)動的定性分析與定量研究 ................. 6 第 3 章 傾斜槽中球運(yùn)動的質(zhì)心加速度的實驗測量 實驗的設(shè)計 ............................................................. 8 實驗步驟 .............................................................. 12 實驗結(jié)論 .............................................................. 15 誤差分析 .............................................................. 15 實驗的改進(jìn) ............................................................ 16 第 4 章 理論分析與實驗測量中球運(yùn)動質(zhì)心加速度的比較 比較研究方法的簡述 .................................................. 16 比較理論分析與實驗測量中球運(yùn)動的質(zhì)心加速度 ....................... 16 結(jié)論 ......................................................................... 18 參考文獻(xiàn) .................................................................... 19 致謝 ......................................................................... 20 1 第 1 章 緒論 研究背景 著名科學(xué)家伽利略是十六世紀(jì)意大利杰出的物理學(xué)家。 自由落體問題的研究是伽利略力學(xué)研究的突破口，落體定律的得出，當(dāng)然是伽利略在力學(xué)研究中最具獨(dú)創(chuàng)性的工作。夾角越小，小球滾得就越慢。于是他得出結(jié)論：物體自由下落的速度同其重量無關(guān)。在他的實驗記錄上，有這樣兩列數(shù)字，不同的下落時間 t =1，2， 3， 4?? 物體下落的距離之比 s =1： 4： 9： 16?? 。 做平拋運(yùn)動的物體在拋出時具有水平方向上的初速度，被拋出后，由于其具有慣性而繼續(xù)保持自身水平方向上的勻速直線運(yùn)動的運(yùn)動狀態(tài)，同時，物體本身會受到豎直向下的重力作用，所以物體的實際運(yùn)動軌跡將是拋物線 。最后 在同一坐標(biāo)系上作出 球運(yùn)動的 質(zhì)心加速度和斜槽傾角之間關(guān)系的理論曲線和實驗曲線 ， 并 將理論曲線和實驗曲線進(jìn)行比較。 3 第 2 章 傾斜槽中球運(yùn)動的質(zhì)心加速度與斜槽傾角之間的關(guān)系 在理論分析的基礎(chǔ)上，用實驗的方法研究一實際物理命題，是科學(xué)研究的 重要方法之一。 球從傾斜槽上端的某一位置沿槽向下運(yùn)動時的初始狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，也就是說球處于平衡狀態(tài)。當(dāng)球被傾斜槽約束時，球又受到了傾斜槽的兩個側(cè)壁對它的支撐作用。傾斜槽的兩個側(cè)壁對球的作用力有槽的側(cè)壁對球的支持力，還有當(dāng)球相對于傾斜槽運(yùn)動時，在球和槽的側(cè)壁相接觸的平面上還會產(chǎn)生摩擦力。球在傾斜長直方槽中的實際運(yùn)動，從理論分析可分解為兩種簡單的分運(yùn)動。 球沿傾斜槽向下純滾動運(yùn)動的簡述 假如滾動的剛體與它所接觸的物體表面之間的摩擦力等于施加于該物體上的其他所有力的合力，則滾動剛體的運(yùn)動是純滾動運(yùn)動，其中沒有滑動的部分。 球沿傾斜槽向下純滾動的運(yùn)動情況屬于平動狀態(tài)和轉(zhuǎn)動狀態(tài)都發(fā)生變化的“變速”純滾動運(yùn)動。 斜槽中的球在發(fā)生滾動運(yùn)動之前，它的運(yùn)動狀態(tài)為靜止?fàn)顟B(tài)，但它具有沿斜槽向下相對滾動運(yùn)動的趨勢，則球一定受到靜摩擦力的作用，此時的靜摩擦力為滾動摩擦力；當(dāng)球相對斜槽向下滾動運(yùn)動時，滾動摩擦力又是動摩擦力。 球沿傾斜槽向下純滾動的質(zhì)心加速度與斜槽傾角之間的關(guān)系 圖 槽中球的受力截面圖 如圖 所示，球與斜槽相接觸的點為 A、 B 兩點，球所受重力與斜槽側(cè)壁對球的支持力之間的夾角為 ? ，球的半徑為 R ，質(zhì) 量為 m ，設(shè)斜槽的傾角為 ? 。 球沿傾 斜槽向下無滾動滑動運(yùn)動時，球的運(yùn)動狀態(tài)為非平衡狀態(tài)，則它一定受到了非平衡力的作用，那么球受到的合外力一定不為零。在平行于斜槽的方向上，球受到重力下滑分力的作用，但球與斜槽之間有相對無滾動滑動運(yùn)動，則球還受到斜槽對它的滑動摩擦力的作用 ，這個力的方向與球相對運(yùn)動的方向相反。 由于球受到斜槽的兩個側(cè)壁對它的支撐作用，則斜槽的兩個側(cè)壁各自對球都有支持力。 球沿傾斜槽向下無滾動滑動的質(zhì)心加速度與斜槽傾角之間的關(guān)系 圖 球沿斜槽無滾動滑動的受力圖 如圖 所示，在 平行于斜槽的方向上，球受到重力的下滑分力和斜槽對它的滑動摩擦力。 球沿傾斜槽向下運(yùn)動的質(zhì)心加速度不易直接進(jìn)行測量。這種比較的思想是實驗設(shè)計中又一重要的思想。 球沿斜槽向下運(yùn)動的位移是可以直接測量的，用鋼卷尺進(jìn)行測量就可以了。常見的測量的方法有直接測量和間接測量。 斜槽傾角 ? 的測量方法 先用鋼卷尺測量出斜槽的長度和它的垂直高度，再利用三角函數(shù)關(guān)系式可得出 斜槽傾角的正弦 ?sin 的測量值，進(jìn)而得出斜槽傾角 ? 的測量值。 用兩個光電門就可以精確地測量球發(fā)生這段位移所需的時間間隔。先測量出球的直徑和斜槽寬度的大小，然后利用函數(shù)關(guān)系式就可以得出夾角 ? 的大小。所以 ,滑動摩擦系數(shù)不是單方面的，是兩種物體相互作用的結(jié)果。 圖 實驗裝置圖